JP2023521085A - Method and system for providing authentication to GNSS open service signals and interoperable secure positioning - Google Patents

Abstract

全地球衛星測位システム（ＧＮＳＳ）におけるオープンサービス信号に対し、Ｎビットの２値ビット列である所定の周期を有するＧＮＳＳ信号の疑似ランダムノイズコード中の複数のビットを反転させることにより、認証機構が提供される。２値ビット列における各反転ビットの位置は、周期ごとに、暗号用擬似乱数生成器を用いて生成されるシリアル番号によって指定され、周期内の反転ビットの位置と反転ビットの数の少なくとも一方は周期ごとに変化する。復号化キーがＧＮＳＳ受信機に提供される。ＧＮＳＳ受信機は、対応する暗号用擬似乱数生成器を用いることにより、受信されたＧＮＳＳ信号を相関させ、反転ビットにおけるその振幅を累積し、相関信号振幅に対する反転ビット振幅の比率に基づいて受信された信号が偽造であるかどうかを判定する。【選択図】図２For open service signals in the global positioning system (GNSS), an authentication mechanism is provided by inverting a plurality of bits in a pseudo-random noise code of the GNSS signal having a predetermined period that is a binary bit string of N bits. be done. The position of each inverted bit in the binary bit string is designated by a serial number generated using a cryptographic pseudo-random number generator for each period, and at least one of the position of the inverted bit and the number of inverted bits in the period is specified by the period change every year. A decryption key is provided to the GNSS receiver. The GNSS receiver correlates the received GNSS signal by using a corresponding cryptographic pseudo-random number generator, accumulates its amplitude at the inversion bit, and determines the received inversion bit amplitude based on the ratio of the inversion bit amplitude to the correlation signal amplitude. determine whether the signal is forged. [Selection drawing] Fig. 2

Description

優先権主張：本出願は、２０２０年４月９日に出願された米国仮特許出願番号６３／００７，７８８号の優先権を主張するものであり、その全開示内容は参照により本明細書に組み込まれる。 PRIORITY CLAIM: This application claims priority to U.S. Provisional Patent Application No. 63/007,788, filed April 9, 2020, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. incorporated.

１．本発明の分野
本発明はＧＮＳＳ信号の認証に関するものである。より具体的には、本発明は、ＧＮＳＳオープンサービス信号に対し、認証機構とスプーフィングに対する防御とをオープン信号による動作を損なうことなく提供する方法およびシステムに関するものである。 1. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to authentication of GNSS signals. More particularly, the present invention relates to methods and systems for providing authentication mechanisms and protection against spoofing for GNSS open service signals without compromising operation with open signals.

２．関連技術の説明
現在利用可能な全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）として、米国の全地球測位システム（ＧＰＳ）、ロシアの全地球軌道航法衛星システム（ＧＬＯＮＡＳＳ）、欧州連合のガリレオ（Ｇａｌｉｌｅｏ）、中国の地域ベイドゥー（ＢｅｉＤｏｕ）衛星航法システム（ＢＤＳ、旧称コンパス）、および日本の準天頂衛星システム（ＱＺＳＳ）等がある。 2. Description of the Related Art Currently available global navigation satellite systems (GNSS) include the US Global Positioning System (GPS), the Russian Global Orbital Navigation Satellite System (GLONASS), the European Union's Galileo, the Chinese These include the Regional BeiDou Satellite Navigation System (BDS, formerly known as Compass), and the Japanese Quasi-Zenith Satellite System (QZSS).

ＧＮＳＳは、民間ユーザ向けにオープンサービス信号を提供するとともに、政府用、規制された使用、および／または軍事用に暗号化されたサービス信号を提供している。例えば、暗号化されたＧＰＳ信号（Ｙコード信号）は、暗号化キーを持つ軍用用受信機によってのみ受信および利用され、オープンサービス信号（Ｃ／Ａ、Ｌ１Ｃ、Ｌ２Ｃ、Ｌ５コード信号など）は、暗号化キー無しで一般の商業／市民用受信機が利用できる。同様に、ガリレオは、オープンサービスおよび商業用ＧＮＳＳサービスと、暗号化ナビゲーションサービスである公共規定サービス（ＰＲＳ）とを提供しており、後者は政府認可のユーザおよび公共安全や緊急サービス等のセンシティブな応用、例えば、消防士、警察、国境およびインフラ管理等に用いられる。 GNSS provides open service signals for civilian users and encrypted service signals for government, regulated use, and/or military use. For example, encrypted GPS signals (Y code signals) are only received and utilized by military receivers with encryption keys, open service signals (C/A, L1C, L2C, L5 code signals, etc.) are Common commercial/civilian receivers can be used without encryption keys. Similarly, Galileo offers open and commercial GNSS services and an encrypted navigation service, the Publicly Regulated Service (PRS), the latter for government-licensed users and sensitive users such as public safety and emergency services. Applications such as firefighters, police, border and infrastructure management, etc.

このような暗号化されたＧＮＳＳ信号は、実装がより高価で複雑になり得るが、偽造ＧＮＳＳ信号を送信することにより受信機に誤った位置を計算させ、ユーザを実際の場所とは異なる場所に導くスプーフィングなどの攻撃に対してより耐性がある。しかし、民間のＧＮＳＳ信号やＧＮＳＳオープンサービス信号は、このようなスプーフィング攻撃に対して脆弱である。交通、位置情報サービス、通信、金融、配電、その他の応用における民間ＧＮＳＳ信号への経済的・実用的依存度が高まるにつれ、ＧＮＳＳオープンサービス信号をスプーフィングから保護することが重大かつ緊急の課題の１つとなっている。 Such encrypted GNSS signals can be more expensive and complex to implement, but by sending fake GNSS signals, they cause the receiver to calculate an incorrect position and send the user to a location different from their actual location. More resistant to attacks such as lead spoofing. However, civilian GNSS signals and GNSS open service signals are vulnerable to such spoofing attacks. As the economic and practical reliance on civilian GNSS signals increases in transportation, location services, communications, finance, power distribution, and other applications, protecting GNSS open service signals from spoofing is one of the critical and urgent challenges. It is one.

本発明の実施形態により、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）におけるオープンサービス信号に対する認証機構が提供される。本発明の一実施形態による方法は、ＧＮＳＳ信号において、Ｎビット（Ｎ：自然数）の２進ビット列を所定の周期として有する疑似ランダムノイズコード内の複数のビットを反転させることを含み、２進ビット列内の各反転ビットの位置は、暗号疑似乱数生成器を用いて周期ごとに生成されるシリアル番号によって指定され、周期内の反転ビットの位置および反転ビットの数の少なくとも一方が周期ごとに変化するように複数のビットが反転される。対応する暗号用擬似乱数生成器を有するＧＮＳＳ受信機には復号化キーが提供される。 Embodiments of the present invention provide authentication mechanisms for open service signals in the Global Navigation Satellite System (GNSS). A method according to an embodiment of the present invention includes inverting a plurality of bits in a pseudorandom noise code having a predetermined period of a binary bit string of N bits (N: a natural number) in a GNSS signal, the binary bit string is specified by a serial number that is generated each cycle using a cryptographic pseudo-random number generator, and at least one of the position of the inverted bit and the number of inverted bits in the cycle changes from cycle to cycle. so that multiple bits are inverted. A decryption key is provided to a GNSS receiver with a corresponding cryptographic pseudo-random number generator.

本発明の一実施形態によれば、擬似ランダムノイズコードは、Ｎビットに対応する１周期あたり１０２３個のチップを有する粗取得（Ｃ／Ａ）コードでもよい。 According to one embodiment of the invention, the pseudorandom noise code may be a coarse acquisition (C/A) code with 1023 chips per period corresponding to N bits.

本発明の一実施形態によれば、シリアル番号は１～Ｎの範囲にあり、各周期はシリアル番号に対応する位置に反転ビットを含む。或いは、各周期に対して複数Ｍ（Ｍ：１より大きい自然数）個のシリアル番号が生成され、各シリアル番号は１～Ｎの範囲であり、各周期がＭ個のシリアル番号に対応する位置にＭ個の反転ビットを含んでもよい。 According to one embodiment of the present invention, the serial number ranges from 1 to N and each period contains an inversion bit at the position corresponding to the serial number. Alternatively, a plurality of M (M: a natural number greater than 1) serial numbers are generated for each cycle, each serial number ranges from 1 to N, and each cycle is located at a position corresponding to M serial numbers. It may include M inversion bits.

より一般的には、各周期について複数Ｍ（Ｍ：１より大きい自然数）個のシリアル番号が生成され、各シリアル番号は１～ｋＮ（ｋ：１より大きい数）の範囲にあり、各周期が、Ｍ個のシリアル番号のうち１～Ｎ（両端を含む）の値を有するシリアル番号に対応する位置に０～Ｍ個の反転ビットを含み、それにより平均として１周期あたりＭ／ｋ個の反転ビットを提供するようにしてもよい。 More generally, a plurality of M (M: a natural number greater than 1) serial numbers are generated for each period, each serial number ranges from 1 to kN (k: a number greater than 1), and each period is , including 0 to M inversion bits at positions corresponding to serial numbers having values from 1 to N (inclusive) out of the M serial numbers, so that on average there are M/k inversions per period. Bits may be provided.

本発明の一実施形態により、全地球衛星測位システム（ＧＮＳＳ）のオープンサービス信号を認証する方法が提供される。その方法は、以下のプロセスを含む。（ａ）ＧＮＳＳ受信機において複数のＧＮＳＳ信号を受信すること。ここで、各ＧＮＳＳ信号は、Ｎビット（Ｎ：自然数）の２進ビット列を所定の周期とする擬似ランダムノイズコードを含み、受信された擬似ランダムノイズコードは、各々シリアル番号で指定される位置に複数の反転ビットを含む改変疑似ランダムノイズコードであるはずであり、シリアル番号は、周期内の反転ビットの位置および反転ビットの数の少なくとも一方が周期ごとに変化するように暗号用擬似乱数生成器によって周期ごと生成される。（ｂ）ＧＮＳＳ受信機において、受信されたＧＮＳＳ信号の増幅、周波数変換、およびアナログ／デジタル信号変換を行うこと。（ｃ）ＧＮＳＳ受信機で生成されたローカル疑似ランダムノイズコードと、受信された疑似ランダムノイズコード信号とを相関させることにより、相関信号を生成すること。（ｄ）相関信号の振幅を所定の時間間隔にわたって累積することにより、受信された疑似ランダムノイズコード信号の累積信号振幅を取得すること。（ｅ）ＧＮＳＳ受信機内の疑似乱数生成器により、暗号用疑似乱数生成器に関連付けられた復号化キーを使用して、疑似乱数シリアル番号を生成すること。（ｆ）疑似乱数シリアル番号とローカル疑似ランダムノイズコードとに基づいて、反転ビットにおける相関信号の振幅である反転ビット振幅を選択すること。（ｇ）反転ビット振幅を所定の時間間隔にわたって累積することにより、受信された疑似ランダムノイズコード信号についての累積反転ビット振幅を得ること。(ｈ）累積反転ビット振幅の、累積信号振幅に対する比率を計算すること。（ｉ）比率を第１の閾値および第２の閾値と比較すること。および、（ｊ）比率が第１の閾値より小さい場合は受信されたＧＮＳＳ信号が偽造であると判定し、比率が第２の閾値より大きい場合は受信されたＧＮＳＳ信号が本物であると判定し、比率が第１の閾値と第２の閾値の間にある場合は受信されたＧＮＳＳ信号が未認証であると判定すること。 An embodiment of the present invention provides a method of authenticating a Global Positioning System (GNSS) open service signal. The method includes the following processes. (a) receiving multiple GNSS signals at a GNSS receiver; Here, each GNSS signal includes a pseudo-random noise code having a predetermined cycle of binary bit strings of N bits (N: natural number), and the received pseudo-random noise code is placed at a position specified by each serial number. It should be a modified pseudo-random noise code containing multiple inverted bits, and the serial number should be generated by a cryptographic pseudo-random number generator such that at least one of the position and number of inverted bits within a period changes from cycle to cycle. Generated every cycle by (b) amplifying, frequency converting, and analog-to-digital signal conversion of received GNSS signals in a GNSS receiver; (c) generating a correlation signal by correlating the received pseudorandom noise code signal with the local pseudorandom noise code generated at the GNSS receiver; (d) obtaining a cumulative signal amplitude of the received pseudo-random noise code signal by accumulating the amplitude of the correlation signal over a predetermined time interval; (e) generating a pseudorandom serial number by a pseudorandom number generator in the GNSS receiver using a decryption key associated with the cryptographic pseudorandom number generator; (f) selecting an inversion bit amplitude, which is the amplitude of the correlation signal at the inversion bit, based on the pseudorandom serial number and the local pseudorandom noise code; (g) obtaining a cumulative inverted bit amplitude for the received pseudo-random noise code signal by accumulating the inverted bit amplitude over a predetermined time interval; (h) calculating the ratio of the accumulated inverted bit amplitude to the accumulated signal amplitude; (i) comparing the ratio to a first threshold and a second threshold; and (j) determining that the received GNSS signal is fake if the ratio is less than a first threshold and that the received GNSS signal is genuine if the ratio is greater than a second threshold; and determining that the received GNSS signal is unauthorized if the ratio is between the first threshold and the second threshold.

比率が第１の閾値と第２の閾値との間である場合、さらに、振幅の累積および比率の計算の処理ステップを延長された時間間隔にわったって継続し、計算された比率を延長された時間間隔にわたって累積することにより累積比率を生成し、この累積比率を第１の閾値および第２の閾値と比較することにより、上記の判定を実行してもよい。 If the ratio is between the first threshold and the second threshold, the processing steps of amplitude accumulation and ratio calculation are further continued over an extended time interval, and the calculated ratio is extended The above determination may be made by accumulating over a time interval to generate a cumulative ratio and comparing the cumulative ratio to the first and second thresholds.

反転ビット振幅の選択は、相関信号に対するローカル擬似ランダムノイズコードの現在のビットシリアル番号が、対応する周期において、反転ビット位置を示す擬似乱数シリアル番号と一致する場合に、相関信号の振幅を出力することを含んでもよい。 The inversion bit amplitude selection outputs the amplitude of the correlation signal when the current bit serial number of the local pseudorandom noise code for the correlation signal matches the pseudorandom serial number indicating the inversion bit position in the corresponding period. may include

本発明の一実施形態による全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）受信機は、ＧＮＳＳオープンサービス信号を認証することが可能である。このＧＮＳＳ受信機は、複数のＧＮＳＳ信号を受信するＧＮＳＳアンテナ、フロントエンド部、デジタル信号処理部、およびオープン信号認証装置を含む。各ＧＮＳＳ信号は、Ｎビット（Ｎ：自然数）の２進ビット列を所定の周期とする改変疑似ランダムノイズコードを含み、改変疑似ランダムノイズコードは、シリアル番号によって指定された位置に複数の反転ビットを含み、シリアル番号は、周期内の反転ビットの位置および反転ビットの数の少なくとも一方が周期ごとに変化するように、暗号用疑似乱数生成器を用いて周期ごとに生成される。フロントエンド部は、受信されたＧＮＳＳ信号の増幅、周波数変換、およびアナログ／デジタル信号変換を行う。 A Global Navigation Satellite System (GNSS) receiver according to one embodiment of the present invention is capable of certifying GNSS open service signals. The GNSS receiver includes a GNSS antenna for receiving multiple GNSS signals, a front end section, a digital signal processing section, and an open signal verifier. Each GNSS signal includes a modified pseudo-random noise code having a predetermined period of a binary bit string of N bits (N: natural number), and the modified pseudo-random noise code has a plurality of inverted bits at positions specified by the serial number. The serial number is generated for each period using a cryptographic pseudo-random number generator such that at least one of the position of the inverted bit and the number of inverted bits within the period changes for each period. The front end section performs amplification, frequency conversion, and analog-to-digital signal conversion of received GNSS signals.

デジタル信号処理部は、ローカルに生成された疑似ランダムノイズコードを、受信された疑似ランダムノイズコード信号に相関させることにより、相関信号を生成するように構成された相関器と、相関信号の振幅を所定の時間間隔にわたって累積することにより、受信された疑似ランダムノイズコード信号に対する累積信号振幅を生成する第１の累積器と、を含む。 A digital signal processing unit includes a correlator configured to generate a correlation signal by correlating a locally generated pseudorandom noise code with a received pseudorandom noise code signal, and a correlator configured to generate a correlation signal amplitude. a first accumulator that accumulates over a predetermined time interval to produce an accumulated signal amplitude for the received pseudo-random noise code signal.

オープン信号認証装置は、暗号用擬似乱数生成器に関連する復号キーを記憶するメモリと、復号キーを用いて擬似乱数シリアル番号を生成するように構成された擬似乱数生成器と、疑似乱数シリアル番号とローカルに生成された疑似ランダムノイズコードとに基づいて、反転ビットにおける相関信号の振幅である反転ビット振幅を選択するように構成された反転ビットセレクタと、反転ビット振幅を所定の時間間隔にわたって累積することにより、受信された疑似ランダムノイズコード信号に対する累積反転ビット振幅を生成するように構成された第２の累積器と、累積信号振幅に対する累積反転ビット振幅の比率を計算するように構成された計算部と、比率を第１の閾値および第２の閾値と比較することにより判定信号を出力する判定部と、を含む。この判定信号は、比率が第１の閾値より小さい場合には受信されたＧＮＳＳ信号が偽造であることを示し、比率が第２の閾値より大きい場合は受信されたＧＮＳＳ信号が本物であることを示し、比率が第１の閾値と第２の閾値との間である場合には受信されたＧＮＳＳ信号が未認証であること示す。 The open signal authenticator includes a memory storing a decryption key associated with a cryptographic pseudorandom number generator, a pseudorandom number generator configured to generate a pseudorandom serial number using the decryption key, and a pseudorandom serial number. and a locally generated pseudo-random noise code; and accumulating the inverted bit amplitude over a predetermined time interval. a second accumulator configured to generate a cumulative inverted bit amplitude for the received pseudo-random noise code signal, and a second accumulator configured to calculate the ratio of the cumulative inverted bit amplitude to the cumulative signal amplitude by A calculator and a determiner that outputs a decision signal by comparing the ratio with a first threshold and a second threshold. The decision signal indicates that the received GNSS signal is fake if the ratio is less than the first threshold, and that the received GNSS signal is genuine if the ratio is greater than the second threshold. and indicates that the received GNSS signal is unauthenticated if the ratio is between the first threshold and the second threshold.

本発明の一実施形態によれば、反転ビットセレクタは、相関信号に対してローカルに生成された疑似ランダムノイズコードの現在のビットシリアル番号が、対応する周期において、反転ビット位置を示す疑似乱数シリアル番号の少なくとも１つと一致する場合、相関信号の振幅を出力してもよい。 According to one embodiment of the present invention, the inversion bit selector is a pseudorandom serial number in which the current bit serial number of the locally generated pseudorandom noise code for the correlated signal indicates, in the corresponding period, the inversion bit position. The amplitude of the correlation signal may be output if it matches at least one of the numbers.

本発明の一実施形態による装置は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）受信機で受信されたＧＮＳＳ信号におけるオープンサービス信号を認証する。各ＧＮＳＳオープンサービス信号は、Ｎビット（Ｎ: 自然数）の２進ビット列を所定の周期とする改変疑似ランダムノイズコードを含み、改変擬似ランダムノイズコードは、シリアル番号によって指定される位置に複数の反転ビットを含む。このシリアル番号は、周期内の反転ビットの位置および反転ビットの数の少なくとも一方が周期ごとに変化するように、暗号用擬似乱数生成器を用いて周期ごとに生成される。この装置は、ＧＮＳＳ受信機のデジタル信号処理器と通信しており、改変疑似ランダムノイズコードの生成に使用された暗号用疑似乱数生成器に関連付けられた復号化キーを格納するメモリと、復号化キーを用いて擬似乱数シリアル番号を生成するように構成された擬似乱数生成器と、反転ビットセレクタと、を含む。 An apparatus according to one embodiment of the present invention authenticates open service signals in GNSS signals received at a Global Navigation Satellite System (GNSS) receiver. Each GNSS open service signal includes a modified pseudo-random noise code having a predetermined period of a binary bit string of N bits (N: natural number). including bits. This serial number is generated for each period using a cryptographic pseudo-random number generator such that at least one of the position of the inverted bit and the number of inverted bits within the period changes for each period. The device is in communication with the digital signal processor of the GNSS receiver and includes a memory storing the decryption key associated with the cryptographic pseudorandom number generator used to generate the modified pseudorandom noise code, A pseudo-random number generator configured to generate a pseudo-random serial number using the key, and an inverted bit selector.

反転ビットセレクタは、疑似乱数シリアル番号とローカルに生成された疑似ランダムノイズコードとに基づいて、反転ビットにおける相関信号の振幅である反転ビット振幅を選択する。例えば、反転ビットセレクタは、相関信号に対するローカルに生成された疑似ランダムノイズコードの現在のビットシリアル番号が、対応する周期において、反転ビット位置を示す疑似乱数シリアル番号の少なくとも１つと一致する場合、相関信号の振幅を出力する。 The inversion bit selector selects the inversion bit amplitude, which is the amplitude of the correlation signal at the inversion bit, based on the pseudorandom serial number and the locally generated pseudorandom noise code. For example, the inversion bit selector selects the correlation signal if the current bit serial number of the locally generated pseudorandom noise code for the correlation signal matches at least one of the pseudorandom serial numbers indicating the inversion bit position in the corresponding period. Outputs the amplitude of the signal.

この装置は、さらに、反転ビット振幅を所定の時間間隔にわたって累積することにより、受信された疑似ランダムノイズコード信号に対する累積反転ビット振幅を生成するように構成された累積器と、受信された疑似ランダムノイズコード信号の累積信号振幅をデジタル信号処理部から受け取り、ここで、累積信号振幅は、相関信号の振幅の所定の時間間隔にわたる累積であり、累積信号振幅に対する累積反転ビット振幅の比率を計算するように構成された計算部と、比率を第１の閾値および第２の閾値と比較することにより判定信号を出力する判定部と、を含む。判定信号は、比率が第１の閾値より小さい場合は受信されたＧＮＳＳ信号が偽造であることを示し、比率が第２の閾値より大きい場合は受信されたＧＮＳＳ信号が本物であることを示し、比率が第１の閾値と第２の閾値との間の場合は受信されたＧＮＳＳ信号は未認証であることを示すような判定信号である。 The apparatus further includes an accumulator configured to generate a cumulative inverted bit amplitude for the received pseudorandom noise code signal by accumulating the inverted bit amplitude over a predetermined time interval; Receive the accumulated signal amplitude of the noise code signal from the digital signal processor, where the accumulated signal amplitude is the accumulation of the amplitude of the correlation signal over a predetermined time interval, and calculate the ratio of the accumulated inverted bit amplitude to the accumulated signal amplitude. and a determination unit that outputs a determination signal by comparing the ratio with the first threshold and the second threshold. the decision signal indicates that the received GNSS signal is fake if the ratio is less than the first threshold and indicates that the received GNSS signal is genuine if the ratio is greater than the second threshold; If the ratio is between the first threshold and the second threshold, then the decision signal is such that the received GNSS signal is unauthenticated.

本発明の一実施形態による方法は、全地球衛星測位システム（ＧＮＳＳ）における暗号化されたサービス信号に対し、地域に依存するアクセスを提供する。この方法は、（ａ）複数の異なる暗号化キーおよび／または暗号化方法をＧＮＳＳ衛星に提供することと、（ｂ）地球中心・地球固定（ＥＣＥＦ）座標系におけるＧＮＳＳ衛星の座標が第１の範囲にある場合、ＧＮＳＳ衛星から第１の暗号化キーおよび／または暗号化方法を用いてＧＮＳＳ信号を送信することと、（ｃ）ＥＣＥＦ座標系におけるＧＮＳＳ衛星の座標が第１の範囲と異なる第２の範囲にある場合、ＧＮＳＳ衛星から第２の暗号化キーおよび／または暗号化方法を用いてＧＮＳＳ信号を送信することと、を含む。 A method according to an embodiment of the invention provides region-dependent access to encrypted service signals in the Global Positioning System (GNSS). The method includes (a) providing a plurality of different encryption keys and/or encryption methods to the GNSS satellites; if in range, transmitting GNSS signals from the GNSS satellite using a first encryption key and/or encryption method; 2, transmitting GNSS signals from a GNSS satellite using a second encryption key and/or encryption method.

この方法はさらに、（ｄ）ＥＣＥＦ座標系の第１の範囲内の座標を有する前記ＧＮＳＳ衛星が可視である第１の領域内のＧＮＳＳ受信機に、第１の暗号化キーおよび／または暗号化方法に対応する第１の復号化キーを提供することと、（ｅ）ＥＣＥＦ座標系の第２の範囲内の座標を有するＧＮＳＳ衛星が可視である第２の領域内のＧＮＳＳ受信機に、第２の暗号化キーおよび／または暗号化方法に対応する第２の復号化キーを提供することと、をさらに含んでもよい。また、暗号化されたサービス信号は、公共規定サービス（ＰＲＳ）信号であってもよい。 The method further comprises: (d) transmitting a first encryption key and/or encryption key to a GNSS receiver within a first region in which said GNSS satellites having coordinates within a first range of the ECEF coordinate system are visible; (e) to a GNSS receiver within a second region in which GNSS satellites having coordinates within a second range of the ECEF coordinate system are visible; providing a second decryption key corresponding to two encryption keys and/or encryption methods. Alternatively, the encrypted service signal may be a public prescribed service (PRS) signal.

本発明の一実施形態によれば、上述されているＧＮＳＳオープンサービス信号に認証を提供する方法および装置に、さらにＧＮＳＳにおける暗号化サービス信号に対する地域に依存するアクセス方法を実装することができ、所定の領域において十分な数の安全な（すなわち認証可能な）なＧＮＳＳ衛星信号を利用することにより、スプーフィングに耐性のあるナビゲーションサービスを提供する。 According to an embodiment of the present invention, the method and apparatus for providing authentication to GNSS open service signals described above can be further implemented with a region dependent access method for encrypted service signals in GNSS, and a predetermined By utilizing a sufficient number of secure (ie, certifiable) GNSS satellite signals in the area of , spoofing-resistant navigation services are provided.

本発明は、添付の図面において、限定としてではなく例として例解されており、同様の参照番号は同様の構成要素を指している。 The present invention is illustrated by way of example and not by way of limitation in the accompanying drawings, in which like reference numerals refer to like components.

現在利用可能なＱＺＳＳ信号を示す表である。4 is a table showing currently available QZSS signals; 本発明の一実施形態による認証装置を模式的に示すブロック図表である。1 is a block diagram that schematically illustrates an authentication device according to an embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態によるＧＮＳＳオープンサービス信号の認証方法を模式的に示す処理の流れ図表である。4 is a process flow diagram that schematically illustrates a method for authenticating GNSS open service signals according to one embodiment of the present invention;

本発明は、ＧＮＳＳオープンサービス信号に認証機能を提供し、スプーフィング攻撃からＧＮＳＳ信号を保護するものである。 The present invention provides authentication capabilities for GNSS open service signals and protects GNSS signals from spoofing attacks.

また、本発明は、ＧＮＳＳの使用方法に関するものであり、公共規制サービス（ＰＲＳ）などの重要かつセンシティブな応用、例えば警察、消防士、健康サービス（救急車）、インフラ、人道支援、捜索救助、沿岸警備、国境管理、税関などに使用できる安全なＧＮＳＳ信号を提供する。ＰＲＳは、その真正性を確認する能力を有する特定の（暗号化された）ＧＮＳＳ信号、すなわち、スプーフィング攻撃などの悪意ある干渉に対する安全性および堅牢性を有するＧＮＳＳ信号を使用することに基づいている。そのようなＧＮＳＳ信号は、セキュア（安全）なＧＮＳＳ信号、暗号化ＧＮＳＳ信号、ＧＮＳＳ ＰＲＳ信号、またはＰＲＳ信号と呼ばれることがある。 The present invention also relates to the use of GNSS in critical and sensitive applications such as public regulatory services (PRS), e.g. police, firefighters, health services (ambulance), infrastructure, humanitarian assistance, search and rescue, coastal It provides a secure GNSS signal that can be used for security, border control, customs, etc. PRS is based on using specific (encrypted) GNSS signals that have the ability to verify their authenticity, i.e. GNSS signals that are secure and robust against malicious interference such as spoofing attacks. . Such GNSS signals are sometimes referred to as secure GNSS signals, encrypted GNSS signals, GNSS PRS signals, or PRS signals.

上述されているように、ガリレオおよびＧＰＳは、限定的な公認（政府または軍の）ユーザのための暗号化ＧＮＳＳ信号サービスを有する。しかしながら、他のＧＮＳＳには、そのような重要かつ／またはセンシティブな応用のための安全かつ堅牢なＧＮＳＳ信号が無い場合がある。例えば、図１に示すように、日本の準天頂衛星システム（ＱＺＳＳ）衛星から送信される全てのＧＮＳＳ信号は、オープンサービス（ＯＳ）動作を提供するためのオープンで完全に既知の信号である。従って、本発明は、これらのオープンサービス信号を、そのＯＳ動作を損なうことなく改変し、オープンサービス信号にその真正性を検証する能力を与える方法およびシステムを提供するものである。 As noted above, Galileo and GPS have encrypted GNSS signal services for limited authorized (government or military) users. However, other GNSS may lack safe and robust GNSS signals for such critical and/or sensitive applications. For example, as shown in FIG. 1, all GNSS signals transmitted from the Japanese Quasi-Zenith Satellite System (QZSS) satellites are open and fully known signals to provide Open Service (OS) operation. Accordingly, the present invention provides a method and system to modify these open service signals without compromising their OS operation and to give them the ability to verify their authenticity.

通常のまたは民間のＧＮＳＳ信号（オープンナビゲーション信号、非暗号化ＧＮＳＳ信号、ＧＮＳＳオープンサービス信号、またはＯＳ信号とも呼ばれる）、例えばＬ１バンド信号は、疑似ランダム２進ビット列に基づくＣ／Ａコード信号を含んでいる。Ｃ／Ａコードは、１０２３ビットの周期を有し、各ビット（周期内のビット位置）は、１～１０２３の範囲のシリアル番号で指定することができる。本発明の一実施形態によれば、これらの疑似ランダム２進ビット列の一部のビットが反転され、反転されたビットは、受信されたＧＮＳＳ信号の真正性を確認するために使用される。例えば、各周期において単一ビット（すなわち、１０２３ビットのうちの１つのビット）が反転されてもよい。別の実施形態では、Ｃ／Ａコードの周期内において２つ以上のビットが反転されてもよい。このような反転ビットの数が少なければ、そのような反転によってＯＳ信号が劣化することはないであろう。例えば、反転ビットの平均数が０.１％であれば、エネルギー損失が０.０２ｄＢ以下となるので、ＯＳ信号の動作を実質的に悪化させることはなく、５～１０秒でＯＳ信号の確実な認証ができる可能性を提供する。 Conventional or civilian GNSS signals (also called open navigation signals, unencrypted GNSS signals, GNSS open service signals, or OS signals), such as L1 band signals, contain C/A code signals based on pseudo-random binary bit sequences. I'm in. The C/A code has a period of 1023 bits, and each bit (bit position within the period) can be specified by a serial number ranging from 1-1023. According to one embodiment of the invention, some bits of these pseudo-random binary bit strings are inverted and the inverted bits are used to verify the authenticity of the received GNSS signals. For example, a single bit (ie, 1 bit out of 1023 bits) may be inverted in each period. In another embodiment, more than one bit may be inverted within a period of the C/A code. If the number of such inverted bits is small, such inversions will not degrade the OS signal. For example, if the average number of inverted bits is 0.1%, the energy loss is less than 0.02 dB, which does not substantially degrade the operation of the OS signal, and the OS signal can be reliably restored in 5-10 seconds. It provides the possibility to perform various authentications.

ＯＳ信号の偽造を防止するため、Ｃ／Ａコードの周期内の反転ビットを特定するシリアル番号は周期ごとに異なることが望ましい。例えば，暗号化擬似乱数生成器を用いてこのようなシリアル番号を算出することができる。改変された（反転ビットを持つＣ／Ａコードを有する）ＧＮＳＳ信号へのアクセスを許可されたユーザ（ＧＮＳＳ受信機）には、擬似乱数生成器用に、対応する復号化キーが提供される。 In order to prevent forgery of the OS signal, it is desirable that the serial number specifying the inverted bit within the period of the C/A code be different for each period. For example, a cryptographic pseudo-random number generator can be used to compute such a serial number. A user (GNSS receiver) authorized to access the modified GNSS signal (having C/A code with inverted bits) is provided with the corresponding decryption key for the pseudo-random number generator.

改変されていないＯＳ信号を受信する通常のＧＮＳＳ受信機と比較して、改変されたＯＳ信号を認証するためのＧＮＳＳ受信機には付加的な相関器が備えられており、この相関器は、疑似ランダム２進ビット列内の反転ビットのみを相関させる。この反転ビットのシリアル番号は、受信された復号化キーに基づいて、復号装置を用いて決定される。 A GNSS receiver for authenticating a modified OS signal is equipped with an additional correlator compared to a normal GNSS receiver that receives an unmodified OS signal, which correlator is: Correlate only the inverted bits in the pseudo-random binary bit string. The serial number of this inverted bit is determined using the decryption device based on the received decryption key.

本発明の一実施形態によるＧＮＳＳ受信機は、上記のような方法によって生成された改変疑似ランダムノイズ信号を受信する。ＧＮＳＳ受信機は、受信されたＧＮＳＳ信号の増幅、周波数変換、およびアナログ／デジタル信号変換を行うことによって処理し、予め受信された復号化キーを用いて、改変疑似ランダムノイズ信号の反転ビットと、改変疑似ランダムノイズ信号の残りの部分（未反転部分）とを別々に相関処理する。あるいは、反転ビットと擬似ランダムビット列全体とについて別々に相関処理を行ってもよい。 A GNSS receiver according to one embodiment of the invention receives a modified pseudo-random noise signal generated by the method as described above. The GNSS receiver processes the received GNSS signal by amplifying, frequency converting, and analog-to-digital signal converting, using the previously received decryption key to reverse bits of the modified pseudo-random noise signal; Correlate separately with the remaining (uninverted) portion of the modified pseudo-random noise signal. Alternatively, correlation processing may be performed separately for the inverted bits and the entire pseudo-random bit sequence.

受信されたＧＮＳＳ信号の信号認証は、ある時間間隔において、受信されたＯＳ信号の全累積振幅（例えば、同相累積器の出力）に対する、反転ビットの累積振幅（例えば、同相累積器出力）の比率を計算することに基づいてもよい。この比率（正の値で表される）が、ある下限閾値以下であると判定された場合、受信されたＯＳ信号は偽造または偽物と見なされ、この比率がある上限閾値以上であると判定された場合は、真正であるとみなされる。この比率が下限閾値と上限閾値との間にある場合は、さらなる検証（認証処理）が必要になり、例えば、さらにエネルギー累積を行ってもよい。 The signal identity of the received GNSS signal is the ratio of the accumulated amplitude of the inverted bits (e.g., in-phase accumulator output) to the total accumulated amplitude of the received OS signal (e.g., in-phase accumulator output) in a time interval. may be based on calculating If this ratio (represented by a positive value) is determined to be less than or equal to some lower threshold, then the received OS signal is considered counterfeit or bogus, and this ratio is determined to be greater than or equal to some upper threshold. is deemed to be genuine. If this ratio is between the lower and upper thresholds, further verification (authentication processing) may be required, for example, further energy accumulation.

スプーファーは、ＯＳ信号の擬似ランダムノイズ列を一般的に模倣することはできたとしても、反転ビットまで知ることはできないので、偽造信号の場合、反転ビットのみを相関させるような特定の相関プロセスは、擬似ランダムノイズ２進ビット列の残りの部分の相関と比較して、著しく低い相関結果（反転ビットの一致が無い、またはほとんど無い）を生じるであろう。従って、そのような改変ＯＳ信号、例えば改変ＱＺＳＳ信号は、ＰＲＳのような安全／暗号化サービスのために使用することができる。 Although spoofers can generally imitate the pseudo-random noise sequence of the OS signal, they cannot know the inverted bits, so in the case of spurious signals, a specific correlation process such as correlating only the inverted bits will produce significantly lower correlation results (no or very few inversion bit matches) compared to the correlation of the rest of the pseudorandom noise binary bitstream. Accordingly, such modified OS signals, eg modified QZSS signals, can be used for security/encryption services such as PRS.

また、本発明の一実施形態によれば、異なるＧＮＳＳ衛星の相互運用性が提供される。例えば、ＱＺＳＳ衛星の数は、ＧＮＳＳ受信機の位置を確実に計算するのに十分でない場合がある。そのような場合、ＱＺＳＳ衛星との相互運用性を提供することによって、他のＧＮＳＳ衛星、例えば、ガリレオ衛星の安全なＰＲＳ信号が使用できるようになる。 Also, interoperability of different GNSS satellites is provided according to an embodiment of the present invention. For example, the number of QZSS satellites may not be sufficient to reliably calculate the position of the GNSS receiver. In such cases, providing interoperability with the QZSS satellites allows the use of secure PRS signals of other GNSS satellites, such as the Galileo satellites.

特定のＧＮＳＳは、特定の地域または特定の国のグループにおいてのみ使用される場合がある。例えば、ガリレオＰＲＳ信号は、現在、ＥＵ加盟国によってのみ使用されている。従って、本発明よれば、ガリレオＰＲＳ信号などの暗号化ＧＮＳＳ信号に対して特定の変更を提供することにより、利用可能なＧＮＳＳ衛星の数が限られている他の地域での状況を緩和することができる。 A particular GNSS may only be used in a particular region or a particular group of countries. For example, the Galileo PRS signal is currently only used by EU member states. Therefore, according to the present invention, by providing certain modifications to encrypted GNSS signals, such as Galileo PRS signals, the situation in other regions where the number of available GNSS satellites is limited, is alleviated. can be done.

２つの地域が地理的に大きな距離で隔てられている場合、第１の地域で可視である特定のＧＮＳＳ衛星が、第２の地域では同時に可視でない場合がある。例えば、ヨーロッパ（ガリレオ使用）と日本（ＱＺＳＳ使用）は、約１０,０００ｋｍ離れている。そのため、日本で見えているガリレオ衛星の多くは、ヨーロッパではその可視範囲にないため、ヨーロッパで同時に使用することができない。そこで、このような第１領域用のＧＮＳＳ衛星が第１領域では不可視であるが、第２領域では可視である時に、ＧＮＳＳ衛星の第１領域でのＰＲＳの保護に用いる疑似ランダムノイズコードおよび／または暗号キーを変更し、変更後のコードおよび暗号キーを第２領域において転送することにより利用可能とすることができる。 If two regions are geographically separated by a large distance, a particular GNSS satellite that is visible in the first region may not be visible in the second region at the same time. For example, Europe (using Galileo) and Japan (using QZSS) are about 10,000 km apart. Therefore, many of the Galileo satellites visible in Japan cannot be used in Europe at the same time because they are not in the visible range in Europe. Thus, when such GNSS satellites for the first region are invisible in the first region but visible in the second region, the pseudo-random noise code and/or the PRS protection in the first region of the GNSS satellites. Alternatively, it can be made available by changing the encryption key and transferring the changed code and encryption key in the second area.

このように変更された疑似ランダムノイズコードおよび／または暗号化キーを第２領域にあるＧＮＳＳ受信機に提供することにより、第２領域のＧＮＳＳ受信機は、第２領域に固有のＧＮＳＳ衛星からの安全な（上述のように改変されたＣ／Ａコード信号を含む）ＧＮＳＳ信号と、第１領域に固有のＧＮＳＳ衛星からの追加の暗号化ＧＮＳＳ信号（および提供された解読キー）との両方を利用して測位を行うことができるようになる。疑似ランダムノイズコードと暗号化キーは、第１領域と第２領域とで異なるため、必要な復号化情報を第２領域に提供することによって、第１領域における安全性が損なわれることはない。 By providing the modified pseudo-random noise code and/or encryption key to the GNSS receiver in the second region, the GNSS receiver in the second region can receive Both the secure GNSS signals (including the C/A code signals modified as described above) and additional encrypted GNSS signals (and decryption keys provided) from GNSS satellites specific to the first region. It can be used for positioning. Since the pseudo-random noise code and encryption key are different for the first and second regions, providing the necessary decryption information to the second region does not compromise security in the first region.

このように、本発明の一実施形態によれば、安全なＧＮＳＳ信号に対する、地域的に分離されたアクセスを提供することができる。例えば、ＧＮＳＳ衛星は、地球中心・地球固定（ＥＣＥＦ）座標系におけるＧＮＳＳ衛星の座標に応じ、異なる暗号化キーおよび／または暗号化方法を使用して、安全なＧＮＳＳ信号を生成することができる。例えば、第1の座標範囲により、第１領域で可視であるＧＮＳＳ衛星位置の範囲を定義し、第２の座標範囲により、第２領域で可視であるが第１領域では可視でないＧＮＳＳ衛星位置の範囲を定義してもよい。 Thus, according to one embodiment of the present invention, geographically isolated access to secure GNSS signals can be provided. For example, a GNSS satellite may generate secure GNSS signals using different encryption keys and/or encryption methods depending on the GNSS satellite's coordinates in an earth-centered earth-fixed (ECEF) coordinate system. For example, the first coordinate range defines the range of GNSS satellite positions that are visible in the first region, and the second coordinate range defines the range of GNSS satellite positions that are visible in the second region but not visible in the first region. A range may be defined.

本発明の一実施形態によれば、第２領域用のＧＮＳＳ受信機は、ＧＮＳＳアンテナと、ガリレオおよびＱＺＳＳのような２つの異なる地域のＧＮＳＳ衛星群から受信された２種類の安全なＧＮＳＳ信号を処理できる信号処理装置と、を含んでもよい。 According to one embodiment of the present invention, the GNSS receiver for the second region uses a GNSS antenna and two types of safe GNSS signals received from two different regional GNSS constellations, such as Galileo and QZSS. and a signal processor capable of processing.

本発明を実施するためのＧＮＳＳ受信機は、必要な機能を有するように、ＣＰＵ、メモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ）等を含むコンピュータとして構成することができる。これらの機能は、各々の機能を実現するソフトウェア／コンピュータプログラムによって実現されてもよいが、その一部または全部がハードウェアによって実現されてもよい。 A GNSS receiver for practicing the present invention can be configured as a computer including a CPU, memory (RAM, ROM), etc. to provide the necessary functionality. These functions may be implemented by software/computer programs that implement the respective functions, or part or all of them may be implemented by hardware.

＜実施例＞
本発明の一実施例によれば、Ｎビット（Ｎ：自然数）の２進ビット列の所定の周期を有するＧＮＳＳ信号における擬似ランダムノイズコード内の複数のビットを反転させることにより、ＧＮＳＳオープンサービス信号に対する認証方法／機構が提供される。２進ビット列における各反転ビットの位置は、暗号用擬似乱数生成器を用いて、周期毎に生成されるシリアル番号によって指定され、この２進ビット列（１周期に対応する）における反転ビットの位置、または反転ビットの数、または反転ビットの位置と反転ビット数との両方が周期毎に変化するように指定される。ＧＮＳＳ受信機には、ＧＮＳＳ受信機内の対応する暗号用擬似乱数生成器のための復号キーが予め供給される。擬似ランダムノイズコードは、例えば、１周期あたり、１０２３ビット（すなわち、Ｎ＝１０２３）に対応する１０２３チップを有するＧＰＳ粗取得（Ｃ／Ａ）コードであってもよい。 <Example>
According to one embodiment of the present invention, by inverting a plurality of bits in a pseudorandom noise code in a GNSS signal having a predetermined period of a binary bit string of N bits (N: a natural number), the GNSS open service signal An authentication method/mechanism is provided. The position of each inverted bit in the binary bit string is specified by a serial number generated for each period using a cryptographic pseudorandom number generator, and the position of the inverted bit in this binary bit string (corresponding to one period), Alternatively, the number of inversion bits, or both the position of the inversion bits and the number of inversion bits, are specified to change from cycle to cycle. The GNSS receiver is pre-supplied with the decryption key for the corresponding cryptographic pseudo-random number generator in the GNSS receiver. The pseudo-random noise code may be, for example, a GPS coarse acquisition (C/A) code with 1023 chips corresponding to 1023 bits per period (ie, N=1023).

本発明の一実施例によれば、疑似乱数的に生成されるシリアル番号は１～Ｎの範囲であり、各周期は、シリアル番号に対応する位置に１つの反転ビットを含む。シリアル番号の「シリアル」は、生成された番号が、例えば、１からＮまで変化する一連の番号のうちの１つであることを意味する。 According to one embodiment of the present invention, the pseudorandomly generated serial numbers range from 1 to N, and each period contains one inverted bit in the position corresponding to the serial number. "Serial" in serial number means that the number generated is one of a series of numbers that vary from 1 to N, for example.

ただし、各周期に対して複数のシリアル番号が生成されてもよい。例えば、疑似乱数的に２つのシリアル番号が生成される場合、各周期は２つの反転ビットを含む。より一般的には、各周期について複数Ｍ個（Ｍ：１より大きい自然数）のシリアル番号が生成されてもよい。この場合、各周期は、Ｍ個のシリアル番号に対応する位置に、合計Ｍ個の反転ビットを含む。 However, multiple serial numbers may be generated for each cycle. For example, if two serial numbers are pseudorandomly generated, each period contains two inversion bits. More generally, a plurality of M serial numbers (M: a natural number greater than 1) may be generated for each period. In this case, each period contains a total of M inversion bits at positions corresponding to M serial numbers.

また、シリアル番号の範囲は１～Ｎに限定されるものではない。すなわち、より一般的には、１周期あたり複数Ｍ個のシリアル番号が生成され、各シリアル番号は１～ｋＮ（ｋ：１より大きい数）の範囲であっても良い。この場合、各周期は、Ｍ個のシリアル番号のうちその値が１～Ｎ（両端を含む）の間にあるシリアル番号に対応する位置に、０～Ｍ個の反転ビットを含んでもよい。疑似乱数的に生成されたシリアル番号がＮより大きい場合、そのシリアル番号は破棄され、周期中に対応する反転ビットは存在しなくなる。この方式では、平均して１周期あたりＭ／ｋ個の反転ビットが得られる。例えば、各周期について１から２０４６までの範囲で２つのシリアル番号が生成される場合、各周期には０から４までの任意の数の反転ビットが存在し得るが、周期ごとの反転ビットの平均数は２になるであろう。 Also, the range of serial numbers is not limited to 1 to N. That is, more generally, a plurality of M serial numbers are generated per cycle, and each serial number may range from 1 to kN (where k is a number greater than 1). In this case, each period may include 0 to M inversion bits at positions corresponding to serial numbers whose values are between 1 and N (inclusive) among the M serial numbers. If the pseudorandomly generated serial number is greater than N, it is discarded and there is no corresponding inverted bit during the period. In this scheme, M/k inversion bits are obtained per cycle on average. For example, if two serial numbers are generated for each period in the range 1 to 2046, then there can be any number of inverted bits from 0 to 4 in each period, but the average of inverted bits per period is The number will be 2.

図２は、本発明の一実施例による、ＧＮＳＳオープンサービス信号を認証できるＧＮＳＳ受信機１０の一部を概略的に示す図である。ＧＮＳＳ受信機１０は、複数のＧＮＳＳ信号を受信するように構成されたＧＮＳＳアンテナ（図示せず）、フロントエンド部（ＲＦ部）（図示せず）、デジタル信号処理部２０、およびオープン信号認証部（認証装置）４０を含む。ＧＮＳＳ信号は、Ｎビット（Ｎ：自然数）の２進ビット列を所定の周期（コード長）とする疑似ランダムノイズ（ＰＲＮ）コードを含み、改変された疑似ランダムノイズコードは、疑似乱数シリアル番号によって指定される位置に複数の反転ビットを含んでおり、周期内の反転ビットの位置および反転ビットの数の少なくとも一方が周期ごとに異なるようなっている。例えば、上述されているように、ＰＲＮコードの１周期がＮビットを有するとき、各周期について１～ｋＮの範囲にあるＭ個の疑似乱数シリアル番号を生成することによって、改変ＰＲＮコードの各周期が１～Ｍ個の反転ビットを有し、平均として各周期がＭ／k反転ビットを有する。上述されているように、ＰＲＮコードは、１周期あたり１０２３チップ（ビット）を有するＧＰＳ粗取得（Ｃ／Ａ）コードであってもよい（すなわち、Ｎ＝１０２３）。しかし、異なる周期を有する他のＰＲＮコードを使用することもできる。例えば、ガリレオＥ１ Ｂ／Ｃ信号は、４０９２チップの周期（コード長）を有する。 FIG. 2 schematically illustrates a portion of a GNSS receiver 10 capable of authenticating GNSS open service signals, according to one embodiment of the invention. The GNSS receiver 10 includes a GNSS antenna (not shown) configured to receive a plurality of GNSS signals, a front end section (RF section) (not shown), a digital signal processing section 20, and an open signal authentication section. (authentication device) 40; The GNSS signal includes a pseudorandom noise (PRN) code having a predetermined period (code length) of a binary bit string of N bits (N: natural number), and the modified pseudorandom noise code is specified by a pseudorandom serial number. and at least one of the position of the inversion bit and the number of inversion bits in the period are different from period to period. For example, as described above, if one period of the PRN code has N bits, each period of the modified PRN code can be generated by generating M pseudo-random serial numbers ranging from 1 to kN for each period. has 1 to M inverted bits, and on average each period has M/k inverted bits. As mentioned above, the PRN code may be a GPS coarse acquisition (C/A) code with 1023 chips (bits) per period (ie, N=1023). However, other PRN codes with different periods can also be used. For example, a Galileo E1 B/C signal has a period (code length) of 4092 chips.

ＧＮＳＳ受信機１０のフロントエンド（ＲＦ）部は、当業者にはよく理解されるように、受信されたＧＮＳＳ信号の増幅、周波数変換、およびアナログ／デジタル信号変換を行う。図２に示すように、デジタル信号処理部２０は、ドップラー除去ブロック（回路）２２、同相相関器２４、第１の同相累積器２６、トラッキング（追尾）ループ２８、およびローカル疑似ランダムノイズ（ＰＲＮ）コード生成器３０を含む。トラッキングループ２８は、現在観測中の遅延の補正をローカルＰＲＮコード生成器３０に提供するための遅延ロックループ（ＤＬＬ）と、位相および周波数の補正をドップラー除去ブロック２２に提供するための位相ロックループ（ＰＬＬ）および周波数ロックループ（ＦＬＬ）と、を含んでいる。 The front-end (RF) portion of GNSS receiver 10 performs amplification, frequency conversion, and analog-to-digital signal conversion of received GNSS signals, as is well understood by those skilled in the art. As shown in FIG. 2, the digital signal processor 20 includes a Doppler cancellation block (circuitry) 22, an in-phase correlator 24, a first in-phase accumulator 26, a tracking loop 28, and a local pseudorandom noise (PRN). A code generator 30 is included. Tracking loop 28 includes a delay-locked loop (DLL) for providing corrections for the currently observed delay to local PRN code generator 30 and a phase-locked loop for providing phase and frequency corrections to Doppler rejection block 22. (PLL) and frequency locked loop (FLL).

ＰＲＮコード生成器３０はローカルにＰＲＮコードのレプリカを生成し、相関器２４はローカルに生成されたＰＲＮコードとドップラー除去回路２２から出力された受信ＰＲＮコード信号とを相関させることにより相関信号３２を生成する。同相相関器２４から出力される相関信号は、振幅が逆符号（負の値）に変化する反転ビット位置を除き、ある一定の値（ノイズ無しとする）を持つことになる。累積器２６は、相関信号の振幅を所定の時間間隔で累積し、受信されたＰＲＮコード信号についての累積信号振幅Ｉｕを生成する。 A PRN code generator 30 locally generates a replica of the PRN code, and a correlator 24 generates a correlation signal 32 by correlating the locally generated PRN code with the received PRN code signal output from the Doppler cancellation circuit 22. Generate. The correlation signal output from the in-phase correlator 24 has a certain constant value (no noise) except for the inverted bit position where the amplitude changes to the opposite sign (negative value). Accumulator 26 accumulates the amplitude of the correlation signal at predetermined time intervals to produce an accumulated signal amplitude Iu for the received PRN code signal.

図２に示すように、オープン信号認証部４０は、メモリ４２、暗号用擬似乱数生成器４４、反転ビットセレクタ（選択器）４６、同相累積器（第２の累積器）４８、比率算出器（計算部）５０、および判定部５２を含む。メモリ４２は、改変ＰＲＮコードのためのシリアル番号を生成された暗号用擬似乱数生成器に関連づけられた１つ以上の複合キーを格納する。なお、復号キーは、予め受信してメモリ４２に記憶しておいてもよい。疑似乱数生成器４４は、受信されるＧＮＳＳ信号のためのローカルＰＲＮコード生成と同期させて、復号化キーを用いて疑似乱数シリアル番号５４を生成する。 As shown in FIG. 2, the open signal authentication unit 40 includes a memory 42, a cryptographic pseudo-random number generator 44, an inverted bit selector (selector) 46, an in-phase accumulator (second accumulator) 48, a ratio calculator ( calculation unit) 50 and determination unit 52 . Memory 42 stores one or more compound keys associated with cryptographic pseudo-random number generators that generated serial numbers for modified PRN codes. Note that the decryption key may be received in advance and stored in the memory 42 . A pseudo-random number generator 44 synchronizes with local PRN code generation for received GNSS signals to generate a pseudo-random serial number 54 using the decryption key.

この同期は、例えば、ＧＰＳにおけるＴｉｍｅ ｏｆ Ｗｅｅｋのような各オープンＧＮＳＳ信号で送信される時刻同期データを使用して達成されてもよい。図２に示すように、このような時刻同期データは、トラッキングループ２８から時刻同期データ収集ブロック（回路）６０を用いて収集してもよく、その時刻同期データ６２を疑似乱数生成器４４に入力する。この時刻同期により、ＧＮＳＳオープンサービス信号の対応する周期（すなわち、現在の周期）における反転ビット位置を示す疑似乱数シリアル番号（単数または複数）５４が生成され、反転ビットセレクタ４６に出力される。上述のように、受信されたＧＮＳＳ信号中の改変ＰＲＮコード信号が複数のシリアル番号を用いて暗号化されている場合は、各周期について複数の疑似乱数シリアル番号が生成されることに留意されたい。 This synchronization may be achieved, for example, using time synchronization data transmitted in each open GNSS signal, such as the Time of Week in GPS. As shown in FIG. 2, such time-synchronized data may be collected from tracking loop 28 using time-synchronized data collection block (circuitry) 60, which is input to pseudo-random number generator 44. do. This time synchronization generates a pseudo-random serial number(s) 54 indicating the inverted bit position in the corresponding period (ie, the current period) of the GNSS open service signal and outputs it to the inverted bit selector 46 . Note that if the modified PRN code signal in the received GNSS signal is encrypted with multiple serial numbers, as described above, multiple pseudo-random serial numbers are generated for each period. .

反転ビットセレクタ４６は、疑似乱数シリアル番号５４とローカルに生成されたＰＲＮコード３４とに基づいて、相関信号３２の反転ビット（対応するチップ位置）における振幅である反転ビット振幅を選択し、反転ビット振幅５６を生成する。例えば、反転ビットセレクタ４６は、ローカルＰＲＮコード生成器３０から受信されたローカル疑似ランダムノイズコード３４の現在のビットシリアル番号が、疑似乱数生成器４４から受信された疑似乱数シリアル番号５４に一致する場合にのみ、相関信号３２の振幅を出力する。一致しないときは、相関信号３２の振幅を破棄してもよい。疑似乱数シリアル番号５４は、受信されたＧＮＳＳ信号中の受信ＰＲＮコード、すなわち改変ＰＲＮコード、の対応する周期における反転ビット位置を示しているので、相関信号３２の負の値、すなわち反転ビット振幅５６が、第２の累積器４８に累積される。 An inversion bit selector 46 selects an inversion bit amplitude, which is the amplitude at the inversion bit (corresponding chip position) of the correlation signal 32, based on the pseudorandom serial number 54 and the locally generated PRN code 34; Amplitude 56 is generated. For example, invert bit selector 46 selects if the current bit serial number of local pseudorandom noise code 34 received from local PRN code generator 30 matches pseudorandom number serial number 54 received from pseudorandom number generator 44 . only outputs the amplitude of the correlation signal 32 . If not, the amplitude of correlation signal 32 may be discarded. Since the pseudo-random serial number 54 indicates the reversal bit position in the corresponding period of the received PRN code, ie the modified PRN code, in the received GNSS signal, the negative value of the correlation signal 32, ie the reversal bit amplitude 56 is accumulated in the second accumulator 48 .

第２の累積器４８は、反転ビットセレクタ４６から出力された反転ビット振幅５６を、対応する相関信号３２が第１の累積器２６に累積されるのと同じ時間間隔である所定時間間隔にわたり累積することにより、受信ＰＲＮコード信号についての累積反転ビット振幅Ｉｉを生成する。 The second accumulator 48 accumulates the inverted bit amplitude 56 output from the inverted bit selector 46 over a predetermined time interval which is the same time interval as the corresponding correlation signal 32 is accumulated in the first accumulator 26. produces the cumulative inverted bit amplitude Ii for the received PRN code signal.

受信された改変ＰＲＮコードは反転ビットを有するが、ローカルに生成されたＰＲＮコード（レプリカ）３４はそのような反転ビット（すなわち、逆符号を有するビット）を有さないので、相関信号３２は反転ビット位置で「負」の振幅を有することになる。従って、反転ビット位置におけるそのような振幅がサンプリングされると、サンプリングされた振幅も「負」の振幅を有する。一方、受信されたＧＮＳＳ信号が偽造である、または真正でない場合、改変ＰＲＮコード信号でない受信ＰＲＮコード信号は、そのあるべき位置に反転ビットを有さない。従って、そのような偽造ＧＮＳＳ信号の相関信号３２は、ノイズ無しとして、全周期にわたって「正」の一定振幅を持つことになる。従って、累積反転ビット振幅Ｉｉは、受信されたＧＮＳＳ信号が真正であれば「負」の振幅を有し、累積反転ビット振幅が正符号である場合は、受信ＰＲＮコードが改変されていない、すなわち、受信ＧＮＳＳ信号が偽造であることを示している。 The received modified PRN code has inverted bits, but the locally generated PRN code (replica) 34 does not have such inverted bits (i.e., bits with opposite signs), so the correlation signal 32 is inverted. It will have a "negative" amplitude at the bit position. Therefore, when such amplitudes at inverted bit positions are sampled, the sampled amplitudes also have "negative" amplitudes. On the other hand, if the received GNSS signal is forged or not authentic, the received PRN code signal, which is not a modified PRN code signal, will not have the flip bit in its place. Therefore, the correlation signal 32 of such a counterfeit GNSS signal will have a "positive" constant amplitude over the entire period assuming no noise. Thus, the accumulated inverted bit amplitude Ii has a "negative" amplitude if the received GNSS signal is genuine, and if the accumulated inverted bit amplitude is of positive sign, then the received PRN code has not been altered, i.e. , indicating that the received GNSS signal is a forgery.

比率計算機５０は、累積された反転ビット振幅（－Ｉｉ）の、累積された信号振幅（Ｉｕ）に対する比率を計算する。ここで、負の符号（－）は、比率計算において、累積反転ビット振幅のオリジナルの（そうであるべき）負の値が反転されていることを示し、計算された比率（－Ｉｉ／Ｉｕ）が、真正ＧＮＳＳ信号について大きくなるべき正の値であることに留意されたい。また、偽造ＧＮＳＳ信号の場合には、累積された反転ビット信号振幅がもともと正の値となり、それが負の値（すなわち、より小さい値）に反転されるため、その後の大小比較処理をより簡単にすることができる。 A ratio calculator 50 calculates the ratio of the accumulated inverted bit amplitude (-Ii) to the accumulated signal amplitude (Iu). where the negative sign (-) indicates that the original (should) negative value of the accumulated inverted bit amplitude is inverted in the ratio calculation, and the calculated ratio (-Ii/Iu) Note that is a positive value that should be large for a true GNSS signal. Also, in the case of a counterfeit GNSS signal, the accumulated inverted bit signal amplitude is originally a positive value, which is inverted to a negative value (i.e., a smaller value), making the subsequent magnitude comparison process easier. can be

判定部５２は、比率（－Ｉｉ／Ｉｕ）を第１の閾値および第２の閾値と比較し、（１）比率が第１の閾値より小さければ受信ＧＮＳＳ信号が偽造であることを示し、（２）比率が第２の閾値より大きければ受信ＧＮＳＳ信号が真正であることを示し、（３）比率が第１の閾値と第２の閾値との間にあれば受信ＧＮＳＳ信号は未認証であることを示す、判定信号５８を出力する。 The determination unit 52 compares the ratio (−Ii/Iu) with the first threshold and the second threshold, and (1) indicates that the received GNSS signal is forged if the ratio is less than the first threshold, and ( 2) if the ratio is greater than a second threshold, it indicates that the received GNSS signal is authentic; and (3) if the ratio is between the first and second thresholds, the received GNSS signal is unauthorized. A determination signal 58 is output to indicate that.

比率（－Ｉｉ／Ｉｕ）が第１の閾値と第２の閾値との間である場合、延長された時間間隔にわたって比率算出部５０における比率算出を継続し、算出された比率（－Ｉｉ／Ｉｕ）を判定部５２においてさらに累積した後、第１の閾値および第２の閾値との比較をさらに行ってもよい。 If the ratio (-Ii/Iu) is between the first threshold and the second threshold, continue calculating the ratio in the ratio calculator 50 over the extended time interval, and calculate the calculated ratio (-Ii/Iu ) may be further accumulated in the determination unit 52, and then compared with the first threshold and the second threshold.

上述の判定に基づき、ＧＮＳＳ受信機１０は、偽造と判定されたＧＮＳＳ信号を廃棄し、認証されたＧＮＳＳ信号のみを用いて（ナビゲーションソリューションの導出のための）さらなるアプリケーション処理を行う。 Based on the above determination, the GNSS receiver 10 discards GNSS signals determined to be forged and uses only authenticated GNSS signals for further application processing (for deriving navigation solutions).

図３は、本発明の一実施形態による、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）のオープンサービス信号を、ＧＮＳＳ受信機、例えば上述されているＧＮＳＳ受信機１０において認証するための方法１００を示す図である。ＧＮＳＳ受信機は、ＧＮＳＳアンテナにおいて複数のＧＮＳＳ信号を受信する（１０２）。上述されているように、各ＧＮＳＳ信号は、Ｎビット（Ｎ：自然数）の２進ビット列の所定の周期を有する擬似ランダムノイズコードを含む。受信された擬似ランダムノイズコードは、シリアル番号で指定された位置に複数の反転ビットを含む改変擬似ランダムノイズコードであることが想定される。シリアル番号は暗号用疑似乱数生成器を使用して周期ごとに生成され、それにより、周期内の反転ビットの位置と反転ビットの数との少なくとも一方が周期により変化する。 FIG. 3 is a diagram illustrating a method 100 for authenticating Global Navigation Satellite System (GNSS) open service signals in a GNSS receiver, such as the GNSS receiver 10 described above, according to one embodiment of the present invention. be. A GNSS receiver receives 102 a plurality of GNSS signals at a GNSS antenna. As described above, each GNSS signal contains a pseudo-random noise code having a predetermined period of binary bit strings of N bits (N: a natural number). The received pseudorandom noise code is assumed to be a modified pseudorandom noise code containing multiple inverted bits at the positions specified by the serial number. The serial number is generated for each period using a cryptographic pseudo-random number generator such that at least one of the position of the inverted bits and the number of inverted bits within the period varies from period to period.

受信されたＧＮＳＳ信号は、フロントエンド（ＲＦ）部において、増幅、周波数変換、およびアナログ／デジタル変換処理される（１０４）。ＧＮＳＳ受信機は、ローカルＰＲＮコード生成器を用いてローカルＰＲＮコードを生成し、ローカルＰＲＮコードを受信ＰＲＮコード信号と相関させることにより相関信号を生成する(１０６)。相関信号の振幅を所定の時間間隔で累積することにより、受信ＰＲＮコード信号の累積信号振幅を得る（１０８）。一方、ＧＮＳＳ信号の改変ＰＲＮコードの生成に使用された暗号用擬似乱数生成器に関連付けられた復号キーを用いて、擬似乱数生成器により擬似乱数シリアル番号が生成される（１１０）。疑似乱数シリアル番号の生成は、受信ＧＮＳＳ信号についてのローカルＰＲＮコード生成の生成と同期して行われ、生成された疑似乱数シリアル番号は、受信ＧＮＳＳ信号における改変ＰＲＮコードの対応する周期（すなわち、現在の周期）における反転ビットの位置を示す。擬似乱数シリアル番号とローカルＰＲＮコードとに基づいて、反転ビット位置での相関信号の振幅が選択され、反転ビット振幅として出力される（１１２）。例えば、相関信号のローカルＰＲＮコードの現在のビットシリアル番号が、反転ビット位置を示す擬似ランダムシリアル番号と一致する場合に反転ビット振幅が出力され、それ以外の場合は相関信号の振幅が破棄される。 Received GNSS signals are amplified, frequency converted, and analog-to-digital converted (104) in a front-end (RF) section. The GNSS receiver generates a local PRN code using a local PRN code generator and generates a correlation signal by correlating the local PRN code with the received PRN code signal (106). A cumulative signal amplitude of the received PRN code signal is obtained by accumulating the amplitude of the correlation signal over a predetermined time interval (108). Meanwhile, a pseudorandom serial number is generated 110 by the pseudorandom number generator using the decryption key associated with the cryptographic pseudorandom number generator used to generate the modified PRN code for the GNSS signal. The pseudo-random serial number generation is synchronized with the generation of the local PRN code generation for the received GNSS signal, and the generated pseudo-random serial number is synchronized with the corresponding period of the modified PRN code in the received GNSS signal (i.e., the current ) indicates the position of the inversion bit. Based on the pseudo-random serial number and the local PRN code, the amplitude of the correlation signal at the inverted bit position is selected and output as the inverted bit amplitude (112). For example, if the current bit serial number of the local PRN code of the correlation signal matches a pseudo-random serial number indicating the position of the reversal bit, then the reversal bit amplitude is output, otherwise the amplitude of the correlation signal is discarded. .

反転ビット振幅は所定の時間間隔にわたって累積され、そのことにより受信ＰＲＮコード信号に対する累積反転ビット振幅が得られる（１１４）。累積反転ビット振幅の、累積信号振幅に対する比率が計算され（１１６）、その比率を第１の閾値および第２の閾値と比較することにより、比率が第１の閾値より小さい場合は受信されたＧＮＳＳ信号が偽造であると判定され、比率が第２の閾値より大きい場合は受信されたＧＮＳＳ信号が真正であると判定され、比率が第１の閾値と第２の閾値との間の場合は受信されたＧＮＳＳ信号が認証されていないいと判定される（１１８）。 The inverted bit amplitude is accumulated over a predetermined time interval, thereby obtaining an accumulated inverted bit amplitude for the received PRN code signal (114). A ratio of the accumulated inverted bit amplitude to the accumulated signal amplitude is calculated (116) and compared to the first and second thresholds to determine the received GNSS if the ratio is less than the first threshold. If the signal is determined to be forged and if the ratio is greater than a second threshold then the received GNSS signal is determined to be authentic and if the ratio is between the first and second thresholds then received It is determined 118 that the received GNSS signal is not authenticated.

本発明の一実施例よれば、上述のオープン信号認証部４０を既存のＧＮＳＳ受信機にオープン信号認証装置として提供することにより、既存のＧＮＳＳ受信機が上述のような改変ＰＲＮコードを含むＧＮＳＳ信号を認証することができるようにすることができる。 According to one embodiment of the present invention, by providing the above-described open signal authenticator 40 to existing GNSS receivers as an open signal authenticator, existing GNSS receivers can validate GNSS signals containing modified PRN codes as described above. can be authenticated.

上記の実施例では、ローカルＰＲＮコード生成器３０は、改変されていないＰＲＮコードのレプリカを生成し、受信されたＧＮＳＳ信号中の改変ＰＲＮコード信号と相関させている。しかし、ローカルＰＲＮコード生成器３０を改造することにより、生成された擬似乱数シリアル番号５４に基づいて、改変ＰＲＮコードのレプリカを生成することも可能である。その場合、真正のＧＮＳＳ信号に対する相関信号３２の振幅は、反転ビットを含む符号周期全体にわたって（ノイズを除き）「正」の一定値となるが、偽造または偽装されたＧＮＳＳ信号に対する相関信号３２の振幅は、反転ビット位置で「負」となり、残りの部分は（ノイズを除き）「正」である。従って、負のビット位置での相関信号の振幅を累積する場合、累積振幅が「負」になるほど（すなわち、小さくなるほど）、受信されたＧＮＳＳ信号が偽造である可能性が高くなる。従って、２つの閾値との比較を行うことにより、上述されている実施例と同様の方法で受信されたＧＮＳＳオープンサービス信号の認証を行うことができる。 In the above example, local PRN code generator 30 generates a replica of the unaltered PRN code and correlates it with the altered PRN code signal in the received GNSS signals. However, it is also possible to generate a replica of the modified PRN code based on the generated pseudo-random serial number 54 by modifying the local PRN code generator 30 . In that case, the amplitude of the correlation signal 32 for a genuine GNSS signal will be a constant "positive" value (excluding noise) over the entire code period including inverted bits, whereas the amplitude of the correlation signal 32 for a counterfeit or spoofed GNSS signal will be The amplitude is "negative" at the inverted bit positions and "positive" the rest (except for noise). Therefore, when accumulating the amplitude of the correlation signal at negative bit positions, the more "negative" (ie, smaller) the accumulated amplitude, the more likely it is that the received GNSS signal is a forgery. Thus, by performing a comparison with two thresholds, authentication of received GNSS open service signals can be performed in a manner similar to the embodiments described above.

上記の実施形態はローカルＰＲＮコード生成器３０の改造を伴うが、受信ＰＲＮコードとローカルＰＲＮコード（レプリカ）とは反転ビットを含めて互いに同一であるため、先述の実施例と比較して相関信号のS／Ｎ比が改善されることになる。 Although the above embodiment involves modification of the local PRN code generator 30, the received PRN code and the local PRN code (replica) are identical to each other, including the inverted bits, so the correlation signal The S/N ratio of is improved.

また、本発明を実施するＧＮＳＳ受信機およびオープン信号認証部／装置は、必要な構造および機能を有するように、ＣＰＵ、メモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ）等を含むコンピュータとして構成することができる。これらの機能は、各々の機能を実現するソフトウェア／コンピュータプログラムによって実現されてもよいが、その一部または全部がハードウェアによって実現されてもよい。 Also, the GNSS receiver and open signal authenticator/apparatus embodying the present invention may be configured as a computer including a CPU, memory (RAM, ROM), etc. to have the necessary structure and functionality. These functions may be implemented by software/computer programs that implement the respective functions, or part or all of them may be implemented by hardware.

ある地理的な領域において可視範囲にある、改変ＰＲＮコードを含むＧＮＳＳ信号を送信するＧＮＳＳ衛星の数は、その地理的な領域で信頼できるナビゲーションサービスを提供するには十分でない場合がある。例えば、ＱＺＳＳ衛星の数は、日本におけるＧＮＳＳ受信機の位置を確実に計算するのには十分でないかもしれない。従って、上述のように、ＱＺＳＳ衛星との相互運用性を提供することにより、他のＧＮＳＳ衛星、例えばガリレオ衛星の安全なＰＲＳ信号が利用可能となる。 The number of GNSS satellites transmitting GNSS signals containing modified PRN codes that are visible in a given geographic area may not be sufficient to provide reliable navigation services in that geographic area. For example, the number of QZSS satellites may not be sufficient to reliably calculate the position of a GNSS receiver in Japan. Thus, by providing interoperability with the QZSS satellites, as described above, secure PRS signals of other GNSS satellites, such as the Galileo satellites, are available.

このように、本発明の一実施形態による方法は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）における暗号化されたサービス信号への地域に依存するアクセスを提供する。ＧＮＳＳ衛星に、複数の異なる暗号化キーおよび／または暗号化方法が提供される。すなわち、そのようなＧＮＳＳ衛星は、そのＧＮＳＳ信号に対して２種類の暗号化を実行することが可能となる。地球中心・地球固定（ＥＣＥＦ）座標系におけるＧＮＳＳ衛星の座標が第１の範囲にあるような場所にＧＮＳＳ衛星が位置する場合、ＧＮＳＳ衛星は、第１の暗号化キーおよび／または暗号化方法を用いてＧＮＳＳ信号を送信し、ＥＣＥＦ座標系におけるＧＮＳＳ衛星の座標が第２の範囲にあるような場所にＧＮＳＳ衛星が位置する場合、ＧＮＳＳ衛星は、第２の暗号化キーおよび／または暗号化方法を用いてＧＮＳＳ信号を送信する。 Thus, a method according to an embodiment of the invention provides region-dependent access to encrypted service signals in the Global Navigation Satellite System (GNSS). GNSS satellites are provided with multiple different encryption keys and/or encryption methods. That is, such GNSS satellites will be able to perform two types of encryption on their GNSS signals. If the GNSS satellite is located at a location such that the coordinates of the GNSS satellite in an earth-centered earth-fixed (ECEF) coordinate system are in a first range, the GNSS satellite uses a first encryption key and/or encryption method. and the GNSS satellites are located such that the coordinates of the GNSS satellites in the ECEF coordinate system are in a second range, the GNSS satellites may use a second encryption key and/or encryption method is used to transmit GNSS signals.

例えば、ガリレオ衛星に、現在の公共規定サービス（ＰＲＳ）信号（第１の暗号化キー／方法）に加えて、送信用の第２の暗号化キー／方法を提供してもよい。その場合、ガリレオ衛星がヨーロッパ（第１の地域）で可視である時には、第１の暗号化方式としてＰＲＳ信号を使用することにより、ヨーロッパの加盟国のＧＮＳＳ受信機がそのＰＲＳ信号を利用する。ガリレオ衛星がヨーロッパでは見えないが、例えば日本（第２の地域）から可視になる時、ガリレオ衛星は、第２の暗号化キー／方式を用いてＰＲＳ信号を送信する。第２の暗号化キー／方法に対応する復号化キー（単数または複数）は、事前に日本のＧＮＳＳ受信機に提供される。このようにして、日本のＧＮＳＳ受信機は、上記の改変ＰＲＮコードを有する安全なＧＮＳＳ信号に加えて、ガリレオ衛星からの（第２の暗号化を用いた）安全なＰＲＳ信号をも利用できるため、十分な数のスプーフィングに対して耐性のある安全なＧＮＳＳ信号を得ることができる。このようなＧＮＳＳ受信機は、上述されているような改変されたオープンＧＮＳＳ信号の認証と、ガリレオ衛星によって使用される第２の暗号化キー／方法に対する復号／認証との両方を実行する。 For example, the Galileo satellites may be provided with a second encryption key/method for transmission in addition to the current Public Regulation Service (PRS) signal (first encryption key/method). In that case, when the Galileo satellites are visible in Europe (the first region), GNSS receivers in European member states utilize the PRS signals by using the PRS signals as the first encryption method. When the Galileo satellites are not visible in Europe, but become visible from eg Japan (second region), the Galileo satellites transmit PRS signals using a second encryption key/scheme. Decryption key(s) corresponding to the second encryption key/method are provided in advance to Japanese GNSS receivers. In this way, Japanese GNSS receivers can utilize secure PRS signals (with secondary encryption) from Galileo satellites in addition to secure GNSS signals with modified PRN codes as described above. , we can obtain a secure GNSS signal that is resistant to a sufficient number of spoofs. Such a GNSS receiver performs both authentication of modified open GNSS signals as described above and decryption/authentication against a second encryption key/method used by the Galileo satellites.

従って、より一般的には、本発明の一実施形態による方法は、第１の領域内にあるＧＮＳＳ衛星が可視である第１の地域内のＧＮＳＳ受信機に対して第１の暗号化キーおよび／または暗号化方法に対応する第１の復号化キーを提供し、また、第２の領域内にあるＧＮＳＳ衛星が可視である第２の地域内のＧＮＳＳ受信機に対して第２の暗号化キーおよび／または暗号化方法に対応する第２の復号化キーを提供する。 Thus, more generally, a method according to an embodiment of the present invention provides a first encryption key and a GNSS receiver in a first region where GNSS satellites in the first region are visible. and/or providing a first decryption key corresponding to the encryption method and providing a second encryption to a GNSS receiver in a second region where GNSS satellites within the second region are visible. Providing a second decryption key corresponding to the key and/or encryption method.

本発明の一実施形態によれば、上述の改変ＰＲＮコードを使用してＧＮＳＳオープンサービス信号に認証を提供するための方法および装置は、さらに、ＧＮＳＳにおける暗号化サービス信号への地域依存型のアクセスを提供する方法をさらに実装し、特定の地域において十分な数の安全な（すなわち認証可能な）ＧＮＳＳ衛星信号が利用できるようにすることにより、安全で耐スプーフィング性のあるナビゲーションサービスを提供することができる。 According to one embodiment of the present invention, the method and apparatus for providing authentication to GNSS open service signals using modified PRN codes as described above further comprises region dependent access to encrypted service signals in GNSS. and ensure that a sufficient number of secure (i.e. certifiable) GNSS satellite signals are available in a given region to provide secure and spoof-resistant navigation services. can be done.

本発明の一実施形態によれば、上述されているような方法は、実行可能なプログラムがその上に格納された非一過性のコンピュータ可読記憶媒体で実施され得る。このプログラムは、マイクロプロセッサに上述されている方法を実行するように指示する。 According to one embodiment of the invention, the method as described above may be implemented in a non-transitory computer-readable storage medium having executable programs stored thereon. This program directs the microprocessor to carry out the methods described above.

本発明をいくつかの好ましい実施形態によって説明してきたが、代替物、置換物、修正物、および様々な代用物があり、それらは本発明の範囲内である。また、本発明の方法および装置を実施する多くの代替な方法があることにも留意すべきである。従って、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の主旨および範囲内に含まれるものとして、そのようなすべての代替形態、置換形態、および様々な代替均等物を含むと解釈されることが意図されている。 Although this invention has been described in terms of certain preferred embodiments, there are alterations, permutations, modifications and various substitutions that fall within the scope of the invention. It should also be noted that there are many alternative ways of implementing the method and apparatus of the present invention. Accordingly, the appended claims are to be interpreted as including all such alternatives, permutations and various alternative equivalents as falling within the true spirit and scope of this invention. intended.

Claims (14)

全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）のオープンサービス信号に対して認証機構を提供するための方法であって、前記方法は、
ＧＮＳＳ信号において、Ｎビット（Ｎ：自然数）の２進ビット列を所定の周期として有する疑似ランダムノイズコード内の複数のビットを反転させることであって、前記２進ビット列内の各反転ビットの位置は、暗号用疑似乱数生成器を用いて前記周期ごとに生成されるシリアル番号によって指定され、そのことにより、前記周期内の反転ビットの位置および反転ビットの数の少なくとも一方が周期ごとに変化することと、
対応する暗号用擬似乱数生成器を有するＧＮＳＳ受信機に復号化キーを提供することと、
を備える、方法。 1. A method for providing an authentication mechanism for Global Navigation Satellite System (GNSS) open service signals, the method comprising:
In a GNSS signal, inverting a plurality of bits in a pseudo-random noise code having a binary bit string of N bits (N: natural number) as a predetermined period, wherein the position of each inverted bit in the binary bit string is , is specified by a serial number generated for each period using a cryptographic pseudo-random number generator, whereby at least one of the position of the inverted bit and the number of inverted bits in the period changes for each period and,
providing a decryption key to a GNSS receiver having a corresponding cryptographic pseudo-random number generator;
A method. 前記擬似ランダムノイズコードは、前記Ｎビットに対応する１周期あたり１０２３個のチップを有する粗取得（Ｃ／Ａ）コードである、請求項１に記載の方法。 2. The method of claim 1, wherein the pseudorandom noise code is a coarse acquisition (C/A) code with 1023 chips per period corresponding to the N bits. 前記シリアル番号は１～Ｎの範囲にあり、各周期は前記シリアル番号に対応する位置に前記反転ビットを含む、請求項１に記載の方法。 2. The method of claim 1, wherein the serial number ranges from 1 to N and each period includes the inversion bit at a position corresponding to the serial number. 各周期に対して複数Ｍ（Ｍ：１より大きい自然数）個のシリアル番号が生成され、各シリアル番号は１～Ｎの範囲であり、各周期が前記Ｍ個のシリアル番号に対応する位置にＭ個の反転ビットを含む、請求項１に記載の方法。 A plurality of M (M: a natural number greater than 1) serial numbers are generated for each cycle, each serial number ranges from 1 to N, and each cycle is placed in a position corresponding to the M serial numbers. 2. The method of claim 1, comprising n inversion bits. 各周期に対して複数Ｍ（Ｍ：１より大きい自然数）個のシリアル番号が生成され、各シリアル番号は１～ｋＮ（ｋ：１より大きい数）の範囲にあり、各周期が、Ｍ個のシリアル番号のうち１～Ｎの値を有するシリアル番号に対応する位置に０～Ｍ個の反転ビットを含み、それにより平均として１周期あたりＭ／ｋ個の反転ビットを含む、請求項１に記載の方法。 A plurality of M (M: a natural number greater than 1) serial numbers are generated for each cycle, each serial number is in the range of 1 to kN (k: a number greater than 1), and each cycle is composed of M 2. The method of claim 1, comprising 0 to M inversion bits at positions corresponding to serial numbers having values of 1 to N in the serial number, thereby including M/k inversion bits per period on average. the method of. 全地球衛星測位システム（ＧＮＳＳ）のオープンサービス信号を認証するための方法であって、前記方法は、
ＧＮＳＳ受信機において複数のＧＮＳＳ信号を受信することであって、各ＧＮＳＳ信号は、Ｎビット（Ｎ：自然数）の２進ビット列を所定の周期とする擬似ランダムノイズコードを含み、受信された擬似ランダムノイズコードは、シリアル番号で指定される位置に複数の反転ビットを含む改変疑似ランダムノイズコードであるはずであり、前記シリアル番号は、前記周期内の反転ビットの位置および反転ビットの数の少なくとも一方が周期ごとに変化するように、暗号用擬似乱数生成器によって周期ごとに生成されていることと、
前記ＧＮＳＳ受信機において、受信されたＧＮＳＳ信号の増幅、周波数変換、およびアナログ／デジタル信号変換を行うことと、
前記ＧＮＳＳ受信機で生成されたローカル疑似ランダムノイズコードと、前記受信された疑似ランダムノイズコード信号とを相関させることにより相関信号を生成することと、
前記相関信号の振幅を所定の時間間隔にわたって累積することにより、前記受信された疑似ランダムノイズコード信号の累積信号振幅を取得することと、
前記ＧＮＳＳ受信機内の疑似乱数生成器により、前記暗号用疑似乱数生成器に関連付けられた復号化キーを使用して、疑似乱数シリアル番号を生成することと、
前記疑似乱数シリアル番号と前記ローカル疑似ランダムノイズコードとに基づいて、前記反転ビットにおける前記相関信号の振幅である反転ビット振幅を選択することと、
前記反転ビット振幅を前記所定の時間間隔にわたって累積することにより、前記受信された疑似ランダムノイズコード信号に対する累積反転ビット振幅を得ることと、
前記累積反転ビット振幅の、前記累積信号振幅に対する比率を計算することと、
前記比率を第１の閾値および第２の閾値と比較することと、
前記比率が前記第１の閾値より小さい場合は前記受信されたＧＮＳＳ信号が偽造であると判定し、前記比率が前記第２の閾値より大きい場合は前記受信されたＧＮＳＳ信号が本物であると判定し、前記比率が前記第１の閾値と前記第２の閾値の間にある場合は前記受信されたＧＮＳＳ信号が未認証であると判定することと、
を備える、方法。 A method for authenticating a global positioning system (GNSS) open service signal, the method comprising:
Receiving a plurality of GNSS signals in a GNSS receiver, each GNSS signal including a pseudo-random noise code having a predetermined period of a binary bit string of N bits (N: natural number), and a received pseudo-random The noise code shall be a modified pseudo-random noise code containing a plurality of inverted bits at positions specified by a serial number, said serial number being at least one of the position and number of inverted bits within said period. is generated by a cryptographic pseudo-random number generator for each period so that changes every period;
amplifying, frequency converting, and analog-to-digital signal converting received GNSS signals at the GNSS receiver;
generating a correlation signal by correlating a local pseudorandom noise code generated at the GNSS receiver with the received pseudorandom noise code signal;
obtaining a cumulative signal amplitude of the received pseudo-random noise code signal by accumulating the amplitude of the correlation signal over a predetermined time interval;
generating a pseudorandom serial number with a pseudorandom number generator in the GNSS receiver using a decryption key associated with the cryptographic pseudorandom number generator;
selecting an inversion bit amplitude, which is the amplitude of the correlation signal at the inversion bit, based on the pseudorandom serial number and the local pseudorandom noise code;
obtaining a cumulative inverted bit amplitude for the received pseudo-random noise code signal by accumulating the inverted bit amplitude over the predetermined time interval;
calculating a ratio of the accumulated inverted bit amplitude to the accumulated signal amplitude;
comparing the ratio to a first threshold and a second threshold;
determining that the received GNSS signal is fake if the ratio is less than the first threshold and determining that the received GNSS signal is genuine if the ratio is greater than the second threshold; and determining that the received GNSS signal is unauthorized if the ratio is between the first threshold and the second threshold;
A method. 前記比率が前記第１の閾値と前記第２の閾値との間である場合、
前記比率の計算を継続することと、
計算された比率を延長された時間間隔にわたって累積することにより、累積比率を生成することと、
前記累積比率を前記第１の閾値および前記第２の閾値と比較することにより、前記判定を実行することと、
をさらに備える、請求項６に記載の方法。 if the ratio is between the first threshold and the second threshold,
continuing to calculate the ratio;
generating a cumulative ratio by accumulating the calculated ratio over an extended time interval;
performing the determination by comparing the cumulative ratio to the first threshold and the second threshold;
7. The method of claim 6, further comprising: 前記反転ビット振幅を選択することは、
前記相関信号に対する前記ローカル擬似ランダムノイズコードの現在のビットシリアル番号が、対応する周期における反転ビット位置を示す擬似乱数シリアル番号と一致する場合、前記相関信号の振幅を出力すること、
を含む、請求項６に記載の方法。 Selecting the inversion bit amplitude includes:
outputting the amplitude of the correlation signal if the current bit serial number of the local pseudorandom noise code for the correlation signal matches a pseudorandom serial number indicating the reverse bit position in the corresponding period;
7. The method of claim 6, comprising: 全地球衛星測位システム（ＧＮＳＳ）オープンサービス信号を認証することができるＧＮＳＳ受信機であって、前記ＧＮＳＳ受信機は、
複数のＧＮＳＳ信号を受信するＧＮＳＳアンテナであって、各ＧＮＳＳ信号は、Ｎビット（Ｎ：自然数）の２進ビット列を所定の周期とする改変疑似ランダムノイズコードを含み、前記改変疑似ランダムノイズコードは、シリアル番号によって指定された位置に複数の反転ビットを含み、前記シリアル番号は、前記周期内の反転ビットの位置および反転ビットの数の少なくとも一方が周期ごとに変化するように、暗号疑似乱数生成器を用いて前記周期ごとに生成されたシリアル番号である、ＧＮＳＳアンテナと、
受信されたＧＮＳＳ信号の増幅、周波数変換、およびアナログ／デジタル信号変換を行うフロントエンド部と、
デジタル信号処理部であって、
ローカルに生成された疑似ランダムノイズコードを、受信された疑似ランダムノイズコード信号に相関させることにより、相関信号を生成するように構成された相関器と、
前記相関信号の振幅を所定の時間間隔にわたって累積することにより、前記受信された疑似ランダムノイズコード信号に対する累積信号振幅を生成する第１の累積器と、
を含む、デジタル信号処理部と、
オープン信号認証装置であって、
前記暗号用擬似乱数生成器に関連する復号キーを記憶するメモリと、
前記復号キーを用いて擬似乱数シリアル番号を生成するように構成された擬似乱数生成器と、
前記疑似乱数シリアル番号と前記ローカルに生成された疑似ランダムノイズコードとに基づいて、前記反転ビットにおける相関信号の振幅である反転ビット振幅を選択するように構成された反転ビットセレクタと、
前記反転ビット振幅を所定の時間間隔にわたって累積することにより、前記受信された疑似ランダムノイズコード信号に対する累積反転ビット振幅を生成するように構成された第２の累積器と、
前記累積信号振幅に対する前記累積反転ビット振幅の比率を計算するように構成された計算部と、
前記比率を第１の閾値および第２の閾値と比較することにより判定信号を出力する判定部であって、前記判定信号は、前記比率が前記第１の閾値より小さい場合には前記受信されたＧＮＳＳ信号が偽造であることを示し、前記比率が前記第２の閾値より大きい場合は前記受信されたＧＮＳＳ信号が本物であることを示し、前記比率が前記第１の閾値と前記第２の閾値との間である場合には前記受信されたＧＮＳＳ信号が未認証であること示す、判定部と、
を含む、オープン信号認証装置と、
を備える、ＧＮＳＳ受信機。 A GNSS receiver capable of authenticating global positioning system (GNSS) open service signals, said GNSS receiver comprising:
A GNSS antenna for receiving a plurality of GNSS signals, each GNSS signal including a modified pseudo-random noise code having a predetermined period of a binary bit string of N bits (N: natural number), wherein the modified pseudo-random noise code is , a cryptographic pseudo-random number generator, including a plurality of inverted bits at positions specified by a serial number, wherein said serial number is such that at least one of the positions of inverted bits and the number of inverted bits within said period varies from period to period. a GNSS antenna, which is a serial number generated for each period using a device;
a front end section that amplifies, frequency converts, and analog-to-digital signal converts received GNSS signals;
A digital signal processing unit,
a correlator configured to generate a correlation signal by correlating a locally generated pseudorandom noise code with a received pseudorandom noise code signal;
a first accumulator for generating a cumulative signal amplitude for the received pseudo-random noise code signal by accumulating the correlation signal amplitude over a predetermined time interval;
a digital signal processor comprising
An open signal authentication device,
a memory for storing a decryption key associated with the cryptographic pseudorandom number generator;
a pseudorandom number generator configured to generate a pseudorandom serial number using the decryption key;
an inversion bit selector configured to select an inversion bit amplitude, which is the amplitude of the correlation signal at the inversion bit, based on the pseudorandom serial number and the locally generated pseudorandom noise code;
a second accumulator configured to generate a cumulative inverted bit amplitude for the received pseudo-random noise code signal by accumulating the inverted bit amplitude over a predetermined time interval;
a calculator configured to calculate the ratio of the accumulated inverted bit amplitude to the accumulated signal amplitude;
a decision unit for outputting a decision signal by comparing the ratio with a first threshold and a second threshold, wherein the decision signal is the received signal if the ratio is less than the first threshold; indicating that the GNSS signal is a forgery, and indicating that the received GNSS signal is genuine if the ratio is greater than the second threshold, and wherein the ratio is between the first threshold and the second threshold. a determining unit, indicating that the received GNSS signal is unauthenticated if between
an open signal authenticator comprising
A GNSS receiver, comprising: 前記反転ビットセレクタは、前記相関信号に対する前記ローカルに生成された疑似ランダムノイズコードの現在のビットシリアル番号が、対応する周期において、前記反転ビット位置を示す前記疑似乱数シリアル番号の少なくとも１つと一致する場合、前記相関信号の振幅を出力するように構成されている、請求項９に記載のＧＮＳＳ受信機。 The inversion bit selector causes a current bit serial number of the locally generated pseudorandom noise code for the correlation signal to match at least one of the pseudorandom serial numbers indicative of the inversion bit position in corresponding periods. 10. The GNSS receiver of claim 9, wherein the GNSS receiver is configured to output the amplitude of the correlation signal if the correlation signal. 全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）受信機で受信されたＧＮＳＳ信号におけるオープンサービス信号を認証するための装置であって、各ＧＮＳＳオープンサービス信号は、Ｎビット（Ｎ：自然数）の２進ビット列を所定の周期とする改変疑似ランダムノイズコードを含み、前記改変擬似ランダムノイズコードは、シリアル番号によって各々指定された位置に複数の反転ビットを含み、前記シリアル番号は、前記周期内の反転ビットの位置および反転ビットの数の少なくとも一方が周期ごとに変化するように、暗号用擬似乱数生成器を用いて周期ごとに生成されたシリアル番号であり、前記装置はＧＮＳＳ受信機のデジタル信号処理器と通信しており、前記装置は、
前記改変疑似ランダムノイズコードの生成に使用された暗号疑似乱数生成器に関連付けられた復号化キーを格納するメモリと、
前記復号化キーを用いて擬似乱数シリアル番号を生成するように構成された擬似乱数生成器と、
前記反転ビットにおける相関信号に対するローカルに生成された疑似ランダムノイズコードの現在のビットシリアル番号が、対応する周期において、反転ビット位置を示す疑似乱数シリアル番号の少なくとも１つと一致する場合、前記相関信号の振幅を出力することにより、前記疑似乱数シリアル番号と前記ローカルに生成された疑似ランダムノイズコードとに基づいて、前記相関信号の振幅である反転ビット振幅を選択するよう構成された反転ビットセレクタと、
前記反転ビット振幅を所定の時間間隔にわたって累積することにより、前記受信された疑似ランダムノイズコード信号に対する累積反転ビット振幅を生成するように構成された累積器と、
前記デジタル信号処理部から、前記受信された疑似ランダムノイズコード信号の累積信号振幅を受け取り、ここで、前記累積信号振幅は、前記相関信号の振幅の所定の時間間隔にわたる累積であり、前記累積信号振幅に対する前記累積反転ビット振幅の比率を計算するように構成された計算部と、
前記比率を第１の閾値および第２の閾値と比較することにより判定信号を出力する判定部であって、前記判定信号は、前記比率が前記第１の閾値より小さい場合は前記受信されたＧＮＳＳ信号が偽造であることを示し、前記比率が前記第２の閾値より大きい場合は前記受信されたＧＮＳＳ信号が本物であることを示し、前記比率が前記第１の閾値と前記第２の閾値との間の場合は前記受信されたＧＮＳＳ信号は未認証であることを示す判定信号である、判定部と、
を備える、装置。 Apparatus for authenticating open service signals in GNSS signals received by a Global Navigation Satellite System (GNSS) receiver, each GNSS open service signal having a predetermined binary bit string of N bits (N: natural number) said modified pseudo-random noise code having a period of , said modified pseudo-random noise code comprising a plurality of inverted bits at positions each designated by a serial number, said serial number indicating the positions of inverted bits within said period and A serial number generated each cycle using a cryptographic pseudo-random number generator such that at least one of the number of inverted bits varies from cycle to cycle, said device communicating with a digital signal processor of a GNSS receiver. and the device comprises:
a memory storing a decryption key associated with a cryptographic pseudorandom number generator used to generate the modified pseudorandom noise code;
a pseudorandom number generator configured to generate a pseudorandom serial number using the decryption key;
if the current bit serial number of the locally generated pseudorandom noise code for the correlation signal at the reversal bit matches at least one of the pseudorandom serial numbers indicating the reversal bit position in the corresponding period of the correlation signal; an inverted bit selector configured to output an amplitude to select an inverted bit amplitude that is the amplitude of the correlation signal based on the pseudorandom serial number and the locally generated pseudorandom noise code;
an accumulator configured to generate a cumulative inverted bit amplitude for the received pseudo-random noise code signal by accumulating the inverted bit amplitude over a predetermined time interval;
receiving from the digital signal processor a cumulative signal amplitude of the received pseudo-random noise code signal, wherein the cumulative signal amplitude is an accumulation of the amplitude of the correlation signal over a predetermined time interval; a calculation unit configured to calculate a ratio of said accumulated inverted bit amplitude to amplitude;
a decision unit for outputting a decision signal by comparing the ratio with a first threshold and a second threshold, the decision signal outputting the received GNSS if the ratio is less than the first threshold; indicating that the signal is a forgery, and indicating that the received GNSS signal is genuine if the ratio is greater than the second threshold, and wherein the ratio is between the first threshold and the second threshold; a determination unit that is a determination signal indicating that the received GNSS signal is unauthenticated if between
A device comprising: 全地球衛星測位システム（ＧＮＳＳ）における暗号化されたサービス信号に対し、地域に依存するアクセスを提供するための方法であって、前記方法は、
複数の異なる暗号化キーおよび／または暗号化方法をＧＮＳＳ衛星に提供することと、
地球中心・地球固定（ＥＣＥＦ）座標系におけるＧＮＳＳ衛星の座標が第１の範囲にある場合、前記ＧＮＳＳ衛星から第１の暗号化キーおよび／または暗号化方法を用いてＧＮＳＳ信号を送信することと、
前記ＥＣＥＦ座標系におけるＧＮＳＳ衛星の座標が前記第１の範囲と異なる第２の範囲にある場合、前記ＧＮＳＳ衛星から第２の暗号化キーおよび／または暗号化方法を用いてＧＮＳＳ信号を送信することと、
を備える、方法。 A method for providing region-dependent access to encrypted service signals in a Global Positioning System (GNSS), said method comprising:
providing a plurality of different encryption keys and/or encryption methods to GNSS satellites;
transmitting GNSS signals from said GNSS satellites using a first encryption key and/or encryption method when the coordinates of the GNSS satellites in an earth-centered earth-fixed (ECEF) coordinate system are in a first range; ,
transmitting GNSS signals from the GNSS satellites using a second encryption key and/or encryption method when the coordinates of the GNSS satellites in the ECEF coordinate system are in a second range different from the first range; and,
A method. 前記ＥＣＥＦ座標系の第１の範囲内の座標を有するＧＮＳＳ衛星が可視である第１の領域内のＧＮＳＳ受信機に、前記第１の暗号化キーおよび／または暗号化方法に対応する第１の復号化キーを提供することと、
前記ＥＣＥＦ座標系の第２の範囲内の座標を有するＧＮＳＳ衛星が可視である第２の領域内のＧＮＳＳ受信機に、前記第２の暗号化キーおよび／または暗号化方法に対応する第２の復号化キーを提供することと、
をさらに備える、請求項１２に記載の方法。 to a GNSS receiver in a first region in which GNSS satellites having coordinates within a first range of the ECEF coordinate system are visible, a first encryption key corresponding to the first encryption key and/or encryption method; providing a decryption key;
to a GNSS receiver in a second region in which GNSS satellites having coordinates within a second range of the ECEF coordinate system are visible; providing a decryption key;
13. The method of claim 12, further comprising: 前記暗号化されたサービス信号は、公共規定サービス（ＰＲＳ）信号である、請求項１２に記載の方法。

13. The method of claim 12, wherein the encrypted service signal is a public prescribed service (PRS) signal.

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